Thèse soutenue

Poudres d’oxydes de métaux de transition à texture, morphologie et taille contrôlées : de l’électrochimie à la catalyse
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Auteur / Autrice : Ghislain Binotto
Direction : Jean-Marie TarasconDominique Larcher
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences. Chimie. Sciences des matériaux
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Amiens

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L’engouement croissant pour les applications portables et automobiles place les batteries Li-ion au premier rang pour le stockage électrochimique de l’énergie. L’intérêt récent pour les matériaux d’électrode nanométriques nous a conduit à l’étude de l’oxyde de cobalt Co3O4 stœchiométrique précipité en solution aqueuse (Co3O4-P). Il est constitué de particules nanométriques cristallisées (40 Å) regroupées en agglomérats micrométriques développant une porosité très finement distribuée. L’étude structurale a révélé une délocalisation partielle des cations en sites 16c et 48f, d’autant plus importante que la taille des domaines est faible. La préservation de la texture, donc les meilleures performances électrochimiques, sont obtenues pour un mélange oxyde/carbone par suspension dans un solvant organique. Une capacité de plus de 600 mAh/g est ainsi maintenue sur vingt cycles. La capacité irréversible au premier cycle est similaire à celle des matériaux massifs, suggérant que leur étape de formatage n’est pas responsable de cette irréversibilité, en partie attribuable à la formation de la phase -CoO. La chute de capacité est principalement attribuée à la dissolution de la matière active dans l’électrolyte ainsi qu’aux effets de la décomposition irréversible du solvant. Différents tests cinétiques de décomposition (NH3, toluène, H2O2, CO) montrent la forte activité catalytique de Co3O4-P. Des résultats préliminaires très encourageants quant aux propriétés catalytiques de Co3O4-P (et dérivés) en cellules Li/O2, en particulier au niveau de la polarisation de la batterie, font de ce matériau un outil idéal pour mettre en relation les domaines de l’électrochimie et de la catalyse.